DD228835A1 - LASER ACTIVATION OF DIELECTRIC SURFACES FOR PARTIAL CHEMICAL-REDUCED METAL SEPARATION - Google Patents

Abstract

Das Verfahren gestattet die Herstellung von Leiter-, Kontaktschicht- und Widerstandsstrukturen und magnetischen Schichten auf dielektrischen Oberflaechen. Ein programmierter Laserstrahl schafft beim Auftreten auf die nichtaktivierte dielektrische Oberflaeche partiell eine katalytische Aktivitaet, die fuer die Abscheidung von Metallschichten aus chemischreduktiven Baedern erforderlich ist. Die Metallschichtstrukturen koennen bis zur gewuenschten Schichtdicke abgeschieden oder gegebenenfalls galvanisch verstaerkt werden.The method allows the formation of conductor, contact layer and resistor structures and magnetic layers on dielectric surfaces. A programmed laser beam, when exposed to the non-activated dielectric surface, partially creates a catalytic activity required for the deposition of metal layers from chemical-reductive layers. The metal layer structures can be deposited to the desired layer thickness or optionally galvanically strengthened.

Description

Titel der ErfindungTitle of the invention

Laseraktivierung von dielektrischen Oberflächen zur partiellen chemischreduktiven HetallabscheidungLaser activation of dielectric surfaces for partial chemical reductive metal deposition

Anwendungsgebiet der ErfindungField of application of the invention

Das Verfahren bezieht sich auf die partielle Aktivierung von dielektrischen Oberflächen durch Laserstrahlen zum nachfolgenden additiven chemischreduktiven und gegebenenfalls galvanischen Abscheiden von Schichten oder Schichtsystemen.The method relates to the partial activation of dielectric surfaces by laser beams for the subsequent additive chemical-reduction and optionally galvanic deposition of layers or layer systems.

Charakteristik der bekannten technischen LösungenCharacteristic of the known technical solutions

ETeben der Subtraktivtechnik sind Additivverfahren unter Nutzung von Laserstrahlen und chemischen Abscheidungsverfahren bekannt. So wird für die Aktivierung im Fotoeinbrennverfahren (DDR-Patent 153 950) eine Fotoemulsion verwendet, aus der katalytisch wirkende Keime durch Laserstrahlen freigesetzt und in einem Einbrennprozeß die Reste der Fotoemulsion ausgebrannt und die Keime auf der Oberfläche fixiert werden. Der Prozeß ist aufwendig· So muß die Fotoemulsion definierte Keimgrößen enthalten, ihre Viskosität durch hohe Temperatur— konstanz eingehalten werden, Dunkelkammer und Edelmetallkeime sind notwendig.In addition to the subtractive technique, additive methods using laser beams and chemical deposition methods are known. Thus, a photoemulsion is used for activation in Fotoeinbrennverfahren (GDR Patent 153 950), released from the catalytically active nuclei by laser beams and burned out the remnants of the photoemulsion in a baking process and the germs are fixed on the surface. The process is laborious. For example, the photoemulsion must contain defined nuclei sizes, its viscosity must be maintained by high temperature constancy, and the darkroom and precious metal nuclei are necessary.

Aus Oberflächenfilmen chemischreduktiver Bäder werden auf aktivierten Oberflächen durch Laserstrahlen MetallstrukturenSurface films of chemically reductive baths become metal structures on activated surfaces by laser beams

abgeschieden (DDR-Patent 1 579 89). Die vorhergehende Aktivierung der Oberfläche mit Edelmetalikeimen aus Lösungen in einem zweistufigen Prozeß kann zur Verschleppung von Keimen in die chemischreduktiven Bäder und damit zu Instabilitäten führen. Außerdem ist eine weitere Metallisierung der durch laser erzeugten Metallstrukturen in chemischreduktiven Bädern zur Vergrößerung der Schichtdicke oder der Erzeugung von Schichtsystemen aus mehreren Metallschichten nicht möglich, da dann eine Gesamtgrundmetallisierung der aktivierten Oberfläche erfolgt«deposited (DDR patent 1 579 89). The previous activation of the surface with noble metal gels from solutions in a two-stage process can lead to carryover of germs into the chemical reductive baths and thus to instabilities. In addition, further metallization of the laser-generated metal structures in chemical reductive baths to increase the layer thickness or the generation of layer systems of several metal layers is not possible, since then there is a total base metallization of the activated surface «

Bei der zweistufigen Aktivierung werden laserstrahlen zur Sensibilisierung im Prozeß der chemischreduktiven Abscheidung genutzt (DDR-Patent 200 968). Die zur Keimbildung dienenden Metallionen bedecken die gesamte Oberfläche. Es besteht die Gefahr, daß sie an nicht reduktionsfähigen Stellen chemisorbiert und in den nachfolgenden chemischen Metaiii— sierungsbädern vom vorhandenen Reduktionsmittel noch zu Keimen reduziert werden. Das kann zur Metallabscheidung an nicht erwünschten Stellen der Oberfläche (Wildabscheidung) führen.In the two-stage activation laser beams are used for sensitization in the process of chemical reduction deposition (DDR patent 200 968). The nucleating metal ions cover the entire surface. There is a danger that they will be chemisorbed at non-reducible sites and reduced to germs by the existing reducing agent in the subsequent chemical etching baths. This can lead to metal deposition at undesired sites of the surface (wild separation).

Bekannt ist, daß eine vorher nicht aktivierte Oberfläche, die mit einem Badflüssigkeitsfilm eines chemischreduktiven Bades bedeckt ist, durch einen auftreffenden Laserstrahl geeigneter Wellenlänge aktiviert und damit gleichzeitig die Metallabscheidung aus dem chemischreduktiven Badfilm eingeleitet wird. Diese Metallstruktur kann im gleichen oder einem anderen chemischreduktiven oder gegebenenfalls galvanischen Bad weitermetallisiert werden. Durch die Gewährleistung eines ständigen Flüssigkeitsfilm.es aus einem chemischreduktiven Bad auf der Oberfläche entstehen Schwierigkeiten in der Prozeßführung, besonders bei der Justierung des Lasers bei kleinen Strukturen.It is known that a previously non-activated surface, which is covered with a bath liquid film of a chemical reductive bath, activated by an incident laser beam of appropriate wavelength and thus simultaneously the metal deposition from the chemical-reductive bath film is initiated. This metal structure can be further metalated in the same or another chemically reductive or optionally galvanic bath. Ensuring a permanent Flüssigkeits.es from a chemical-reductive bath on the surface difficulties in process control, especially in the adjustment of the laser in small structures.

Bekannt ist ebenfalls, daß eine Metallsuspension mit einem organischen Bindemittel, auf die gereinigte Oberfläche aufgebracht wird und nach einem Antrocknen bei Zimmertemperatur die Oberfläche einem programmierten Laserstrahl mit derIt is also known that a metal suspension with an organic binder, is applied to the cleaned surface and after drying at room temperature, the surface of a programmed laser beam with the

Metallsuspension und dem Substrat angepaßten Parametern aasgesetzt wird. Dabei entstehen an den vom Laserstrahl behandelten Oberflächenteilen Metallkeime, die im Substrat durch den Laser mit hoher Haftfestigkeit fixiert sind. Der Best des Metallpulvers auf den nicht vom Laserstrahl behandelten Stellen maß jedoch in einem aufwendigen Waschprozeß wieder von der Oberfläche entfernt werden, bevor eine Weitermetallisierung der mit dem Laser entstandenen Metallstrukturen möglich ist. Bei nicht quantitativer Entfernung des Metallpulvers von der Oberfläche kann eine Verunreinigung in den nachfolgenden chemischreduktiven Bädern erfolgen, die zur Zersetzung führen kann.Metal suspension and the substrate adapted parameters is set aasgesetzt. In the process, metal nuclei are formed on the surface parts treated by the laser beam, which are fixed in the substrate by the laser with high adhesive strength. However, the Best of the metal powder on the not treated by the laser beam points measure again be removed from the surface in a complex washing process, before a re-metallization of the metal structures formed by the laser is possible. If the metal powder is not removed quantitatively from the surface, contamination may occur in the subsequent chemical reductive baths, which may lead to decomposition.

Ziel der ErfindungObject of the invention

Die Erfindung hat die Aufgabe, ein Additiv-MetalÜsierungsverfahren zur partiellen Abscheidung von Metallstrukturen auf dielektrischen Oberflächen zu schaffen, wobei der Prozeß technologisch einfach gestaltet ist, eine Verschleppung von Metallkeimen in nachfolgende chemischreduktive Bäder vermieden und keine vorherige Aktivierung der gesamten Oberfläche mit Metallen oder Metallionen erfolgt, was zur Wildabscheidung an nicht erwünschten Stellen führen kann.The invention has the object to provide an additive MetalUsierungsverfahren for partial deposition of metal structures on dielectric surfaces, the process being technologically simple, avoiding carryover of metal nuclei in subsequent chemical reductive baths and no prior activation of the entire surface with metals or metal ions , which can lead to the separation of wild animals in unwanted places.

Darlegung des Wesens der ErfindungExplanation of the essence of the invention

Ausgangspunkt ist, daß eine partielle Metallabscheidung auf nichtaktivierten dielektrischen Oberflächen durch gleichzeitige partielle Aktivierung der Oberfläche und Abscheidung der Metallstruktur aus der die Oberfläche bedeckenden Badflüssigkeit durch einen Laserstrahl geeigneter Wellenlänge Schwierigkeiten in der Prozeßführung ergibt, besonders durch die notwendige Konstanz in der Badfilmdicke.The starting point is that a partial deposition of metal on non-activated dielectric surfaces by simultaneous partial activation of the surface and deposition of the metal structure from the surface covering bath liquid by a laser beam of appropriate wavelength difficulties in process control, especially by the necessary constancy in the Badfilmdicke.

Erfindungsgemäß wird das dadurch gelöst, daß zunächst dieAccording to the invention this is achieved in that first the

dielektrische Oberfläche partiell durch einen Laserstrahl geeigneter Wellenlänge, Leistung und Impulsform, -dauer und -folgefrequenz aktiviert wird. Dabei wird das chemische Potential der mit dem Laserstrahl behandelten Oberfläche erhöht. Es ist an den bestrahlten Stellen eine katalytische Aktivität für die chemischreduktive 'Abscheidung zu verzeichnen, so daß in nachfolgenden geeigneten chemischreduktiven Metallisierungsbädern an diesen Stellen partiell eine chemischreduktive Metallabscheidung eingeleitet wird. Die Metallabscheidung erfolgt bis zur gewünschten Schichtdicke. Nachfolgend kann ein Schichtsystem gegebenenfalls unter Hutzung galvanischer Bäder aufgebaut werden.dielectric surface is partially activated by a laser beam of appropriate wavelength, power and pulse shape, duration and repetition frequency. In doing so, the chemical potential of the surface treated with the laser beam is increased. It is at the irradiated sites a catalytic activity for the chemically-red 'deposition to record, so that in these areas partially partially a chemically-reductive metal deposition is initiated in subsequent suitable chemical-reducing metallization. The metal deposition takes place up to the desired layer thickness. Subsequently, a layer system may optionally be constructed using galvanic baths.

Ausführungsbeispielembodiment

Ein gereinigtes Substrat aus einer Kondensatorkeramik Ef 750 bzw. U 150 wird durch einen Hd-YAG-Laser mit einer mittleren Leistung von 3,6 ¥, einer Iinpulsfolgefrequenz von 15 Hz partiell mit einer xy-Koordinatentischgeschwindigkeit von 30 mm/s bestrahlt. Die M_odenblende besitzt einen Durchmesser von 1,52 mm, die Brennweite der Linse beträgt 75 mm.A cleaned substrate made of a capacitor ceramic Ef 750 or U 150 is irradiated by an Hd-YAG laser with an average power of 3.6 ¥, a pulse repetition frequency of 15 Hz partially with an xy-coordinate table speed of 30 mm / s. The M _o denblende has a diameter of 1.52 mm, the focal length of the lens is 75 mm.

Bei der Bestrahlung entsteht auf der Oberfläche eine aktivierte Spur von 30 ,um Spurbreite.Upon irradiation, an activated trace of 30 is created on the surface, around track width.

Diese aktivierte Spur wird in einem chemischreduktiven 2Jikkelbad (z. B. nach DDR—Patent 157 773) niit der gewünschten Schichtdicke von 2 ,um Ii P beschichtet.This activated lane is coated in a chemically reductive 2Jikkelbad (eg., According to GDR Patent 157 773) with the desired layer thickness of 2, to Ii P.

Claims (1)

- 5 rfindungsanspruch - 5 claim 1. Laseraktivierung von dielektrischen Oberflächen zur partiellen chemischreduktiven Metallabscheidung, dadurch gekennzeichnet, daß die partielle Aktivierung durch einen partiell auf die Oberfläche auftreffenden Laserstrahl erfolgt, der eine Veränderung des chemischen Potentials der Oberfläche und eine für die nachfolgende in einem zweiten Prozeß stattfindende chemischreduktive Metallabscheidung notwendige katalytische Aktivität erzielt.1. Laser activation of dielectric surfaces for partial chemical-reduction metal deposition, characterized in that the partial activation is effected by a partially incident on the surface of the laser beam, a change in the chemical potential of the surface and a necessary for the subsequent taking place in a second process chemically-reducing metal deposition catalytic Activity achieved.